绝缘栅

新能源汽车充电桩行业研究需求快速发展,大

发布时间:2023/4/5 23:36:14   

(报告出品方/作者:安信证券,马良,王哲宇)

1.充电桩是推动汽车电动化的基础设施,大功率快充有望加速发展

1.1.充电桩是保障电动汽车出行的基础设施,行业增速确定

充电桩是保障电动汽车用户出行的基础设施,是推动汽车电动化的最基础抓手。据充电联盟数据,年12月相比年11月全国新增6.6万台公共充电桩,同比增长56.7%,截至年12月,联盟内成员单位总计上报公共类充电桩.7万台,年1月-年12月,月均新增公共类充电桩约5.4万台。根据电源输入能力不同,充电桩可分为3种充电类别,分别适用于不同的应用场景。目前2级充电桩较为常见,由于充电时间较长,主要适用于家庭、工作场所、卖场、饭店等“目的地充电”场景,3级充电设施主要应用于交通繁忙、停留时间较短的地点。

根据电流输出方式不同,充电桩又可分为交流充电桩和直流充电桩,二者均固定在电动汽车外、与交流电网相连,主要区别在于AC-DC变流环节不同。交流充电桩直接输出的交流电,需要先经过车内OBC转换为直流电再向电池充电,充电速度较慢,俗称“慢充”,而直流充电桩将AC-DC变流环节外置,输出的直流电可以直接向电池充电,并且可以通过多模块并联实现极大的充电功率,充电速度较快,俗称“快充”。

1.2.充电桩往大功率快充方向发展,技术难度不断提高

交流充电桩本质是一个带控制的插座,主要包含交流电表、控制主板、显示屏、急停旋钮、交流接触器、充电枪线等结构,结构较为简单,需要车载充电机自己进行变压整流,几乎不涉及功率器件。直流充电桩结构更为复杂,包括充电模块、主控制器、绝缘检测模块、通信模块、主继电器等部分,其中充电模块又称功率模块,核心功能是将电网中的交流电转化为可直接向电池充电的直流电,组成部分包括半导体功率器件、集成电路、磁性元件、PCB、电容、机箱风扇等,是充电模块的关键组成部分。据第一电动网数据,充电桩硬件设备构成中充电模块占比最高约50%,其中功率器件占比约30%,磁性元件(25%)、半导体IC(10%)、电容(10%)、PCB(10%),其他如机箱风扇等占15%。

以15kW电池充电器模块为例,目前常见直流充电桩拓扑电路采用3相VAC输入电压经过两路3相Vienna功率因数校正(PFC)后得到V直流电压,再经过两路全桥LLCDC/DC电路后输出V-V直流电压供电动汽车使用,功率器件在PFC整流电路以及LLCDC/DC电路中均有应用,并在提高电路效率、优化电路结构等方面发挥重要作用。

1.3.直流快充需求旺盛,大功率充电面临蓝海市场

目前交流充电桩仍占主流,但直流快充有望提速发展。由于直流充电桩面临更高的技术壁垒,目前公共类充电桩当中交流充电桩仍为主流,占比约60%,直流充电桩只占据约40%市场份额,但直流充电桩充电速度更快、充电时间更短,更加匹配电动汽车用户临时性、应急性的充电需求,据中国充电联盟发布的《中国电动汽车用户充电行为白皮书》,直流充电桩已成为99.3%用户的首选,因此直流充电桩面临较大的需求缺口,未来有望提速发展。

大功率充电桩可助力用户获得更贴近传统燃油车加油的充电体验。要解决电动汽车用户面临的“充电焦虑”,除了提升充电桩布局密度,还要进一步缩短充电时间。目前国内常见的普通快充设备充电时间仍需要40min左右,而慢充则需要8h左右,与传统燃油车只需要5min即可加油完毕的体验相差较远。相对于普通直流快充,大功率高压充电技术可帮助电动汽车实现快速补能,助力用户获得更贴近传统燃油车加油的充电体验。目前大功率直流充电技术受到国际广泛

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